基于跨學科研究的初中物理教學探究

[摘 要]物理學科與其他學科有著密切的聯系，文章以初中物理“物態變化”章節為例，探討了跨學科研究的意義和策略。結合語文知識的古詩諺語展示了物態變化知識的美觀；結合現實中燒水壺的設計原理展示了物態變化知識的實用性；結合農學歷法的知識闡述了物態變化對古代農業發展的指導意義；結合地理地形地勢知識，形象地展示了物態變化的原理。

[關鍵詞]跨學科；初中物理；物態變化；教學探究

初中物理是培養學生科學素養的重要學科之一，而跨學科研究則是融合多學科知識的教學方法，有助于提高學生的學習興趣和學科綜合能力。針對初中物理中的“物態變化”章節，文章探討跨學科研究在該章節中的意義和策略，以期拓寬學生的視野，提升學生的學習效果。

一、初中物理跨學科研究的意義

傳統的物理教學往往以理論知識為主，忽略了物理與其他學科的緊密聯系和相互影響。而跨學科教學則能夠將不同學科的知識進行整合，使學生能夠從多種角度去認識物理，提高學生的學科綜合能力和創新思維。以初中物理教材中“物態變化”章節為例，通過跨學科教學可以進一步拓展學生的知識視野。通過與化學的結合，可以幫助學生了解物質在不同物態間的轉換過程。物態變化涉及物質的分子運動以及分子間的相互作用，而這些概念正是物理和化學共同關注的內容。通過跨學科教學，學生可以更深入地理解溶解、冰的融化、水的沸騰等現象，同時了解物質在不同物態間轉換的原理。如，討論水的蒸發過程，可以引入加熱、加糖、鹽等條件，使學生能夠通過實驗或案例，觀察到物質的狀態變化，加深對物態變化原因的理解。

通過與生物的結合，可以幫助學生了解物態變化對生命活動的重要性。生物體在高速運動過后會產生大量熱量，從而加劇水分的代謝，對水分需求增加。通過跨學科教學，學生可以進一步理解物質對生命活動的影響，培養學生對于物質變化的觀察力和思考力。

跨學科教學可以激發學生的創造力和實踐能力。例如，結合生物學角度可以討論動物在各種環境條件下物態變化的適應策略，地理學角度可以討論不同地區的物態條件對物質狀態的影響。通過實驗設計、數據分析等實踐活動，可以培養學生實際運用物理知識的能力，提高解決實際問題的能力。

二、物理跨學科研究

（一）結合古詩諺語，激發學生的“物態變化”學習興趣

在初中物理跨學科教學中，結合古詩諺語是激發學生學習興趣的有效策略之一，通過引用古詩諺語，可以使抽象的物理物態變化概念形象化，并通過情感共鳴激發學生的學習熱情。如，教師在教學時就可以引入“北國風光，千里冰封，萬里雪飄”這一句古詩，讓學生在唯美的意境中感受物態變化之美，激發學生的學習興趣。這一描寫既蘊含了物理知識，也帶給人們獨特的美感。從物理知識的角度來看，“北國風光，千里冰封，萬里雪飄”反映了冰的凝固和水的凝結過程。在極寒的北方，溫度驟降，水分子的熱運動減緩，逐漸形成冰晶結構。冰的形成是物質從液態向固態轉變的典型示例，涵蓋了物理學中固液相態轉化的知識?？罩械难儆跉怏w凝華現象，雪變成冰經歷了融化和凝固兩個過程（見圖1）。

這句詩所描繪的景象在審美上引發了人們的共鳴和贊賞。冰天雪地、漫天大雪的畫面給人一種寧靜、潔白和純凈的感覺。北方地區的嚴寒冰雪與其他季節和地域的差異顯著，激發了人們對氣候變化和地理環境的好奇，讓人們意識到自然界的多樣性。

此外，在課堂上，教師還可以借助多媒體，向學生展示這句詩營造的畫面，組織學生開展小組討論，讓學生自由發言，分享自己對物態變化的理解和體驗。教師可以給予學生積極的反饋和鼓勵，促使學生更加主動地參與到學習過程中。在這個過程中，引用古詩諺語作為啟發和引導，可以拓寬學生的思維，培養學生的創造力和想象力。在教學結束后，教師可以通過讓學生自主制作展板、設計小作品等形式，展示他們對“物態變化”這一主題的理解和運用。在這個過程中，可以要求學生使用古詩諺語來說明他們的作品，以展示他們對古詩諺語在物理教學中的理解和應用。

（二）結合燒水壺的設計原理，提升學生“物態變化”的應用能力

物理教學不僅要關注學生的物理成績，更要關注學生對知識的運用，應用能力是物理教學的核心能力之一。生活中有許多物態變化的現象，通過對物態變化現象的分析能夠提升學生的應用能力。文章通過引入燒水壺的設計原理，如，水加熱的物理過程、加熱片的材料、被覆層的作用等，可以幫助學生理解水的沸騰過程和液態到氣態的物態變化，同時提升學生對于物態變化的應用能力和工程設計思維。

教師可以通過實驗的方式讓學生親自探索燒水壺的設計和運作原理。讓學生設計實驗，觀察不同材質、不同形狀或不同尺寸的燒水壺對燒水速度的影響。這樣，可以讓學生在實踐中學習物理知識，并通過實驗結果的分析和比較，深入理解燒水壺的工作原理。在教學中，結合適當的圖示和示意圖（圖2），用簡單明了的語言解釋燒水壺的工作原理。如，可通過講解燒水壺內部加熱器的工作原理，以及燒水壺內部產生的湍流現象，來說明水的加熱和水分子的運動帶來的溫度上升和水的沸騰。

在教學中，要幫助學生將燒水壺的設計和運作原理與相關的物理知識聯系起來。如，提醒學生燒水壺加熱器中傳熱的方式可能是通過熱傳導或輻射傳熱，并引導學生理解熱傳導或輻射傳熱的基本原理。引導學生運用物理知識解決與燒水壺相關的問題?？梢栽O計一些思維啟發式的問題，如何提高燒水壺的效率或如何減少能量損耗等。通過解決問題的過程，學生能夠將物理理論應用到實際情境中，并培養運用物理知識解決問題的能力。鼓勵學生進行實際的應用練習，讓學生自己設計一個更高效的燒水壺，或者設計一個實驗來驗證燒水壺的工作原理。這樣可以培養學生的創新能力和實踐動手能力，并加深對物理知識的理解和應用。通過以上教學策略，結合燒水壺的設計和運作原理，可以提升學生對物理知識的運用能力。這樣的教學方式不僅能夠增強學生對物理知識的興趣，還能幫助學生將所學知識應用到實際生活中，并培養學生的科學思維和解決問題的能力。

（三）結合農作物生長周期，幫助學生掌握“物態變化”的學習規律

春暖花開，秋風落葉，萬物的生長都是有規律的，而其中的規律就是通過水分、溫度的變化而影響萬物的漲勢。因此，水和溫度不僅是物理學需要研究的問題，也屬于生物學的研究領域。在初中物理與生物學科的結合中，可以通過掌握農作物的生長周期，來幫助學生更好地理解和掌握“物態變化”的學習規律。在這部分知識教學中，教師可以依托于農作物，引導學生探究農作物的生長過程。引導學生通過觀察和實踐，了解農作物生長的不同階段和物態變化的規律。學生可以選擇一種常見的農作物，如小麥、玉米等，觀察其從種子發芽、生長到結果的全過程。通過觀察，學生可以發現植物在不同時期有不同的形態，對水和溫度的需求也是不同的，如種子的萌發、莖葉的生長、花的開放和果實的形成等。這樣的實踐活動可以生動地展示不同物態變化與植物的生長過程之間的關系。

教師還可以引導學生分析物態變化與環境因素的關聯，引導學生通過研究環境因素對農作物生長和物態變化的影響，以探究物態變化的規律。學生可以分析光照、溫度、水分等因素對農作物生長的影響，并結合物理知識解釋其背后的機制。例如，光照與葉片的光合作用和溫度與蒸騰作用的關系等。通過這樣的分析，學生可以理解物態變化與環境因素之間的相互影響和相互制約。在了解了這一知識后，比較不同農作物的生長周期。讓學生了解并比較不同農作物的生長周期和物態變化的差異?？梢赃x擇生長周期較長的農作物（如水稻）和生長周期較短的農作物（如豆類），讓學生通過觀察和研究，掌握不同農作物的特點和規律。通過比較，學生可以更全面地理解物態變化與生物生長的關系。

在學習過程中，教師要引導學生將所學的物理知識與農作物的生長和物態變化聯系起來。例如，可以探究植物對水分的吸收過程，探究生活用水可否用于灌溉、冬季時灌溉需要注意的問題等知識，幫助學生理解物態變化的規律和機制。教師可以通過實際的示例和實驗，幫助學生將所學的物理知識應用到理解植物生長和物態變化的現象中。通過上述結合策略，初中物理與生物學科可以相互促進，幫助學生更深入地理解和掌握“物態變化”的學習規律。這種跨學科的教學可以激發學生的興趣，加深對物態變化和生物生長的理解，并培養學生的科學思維和綜合運用知識的能力。

（四）結合地理地形地勢知識，幫助學生認識“物態變化”的原理

除了人為實驗之外，“物態變化”規律無時無刻不在大自然中彰顯，其中地形地勢對水分、溫度的影響是最為明顯的。因此，在教學中物理教師可以借助地理學科的相關知識，講授“物態變化”的相關原理。教師可以引導學生通過分析地理地形與氣候的關系，理解物態變化的原理。通過引入地理地形地勢的相關知識，如，氣候帶、地球自轉等，幫助學生理解物態變化的原理，如，高溫區域由于水分蒸發較快導致沙漠化的產生，進而加劇了動植物的死亡；高山上由于氣候變冷，水分較少，大多植物漲勢較慢等。同時，通過地形、地勢的實地考察，讓學生親身感受不同地域的物態變化。

教師可以結合水循環的概念，引導學生認識水在不同物態間的轉變過程。通過學習水的蒸發、凝結、降水和流動等過程，學生可以理解水的物態變化在水循環中的重要作用，并與地理地形和氣候變化相結合進行探究。教師可以將地理地勢和水資源的概念與物態變化聯系起來，幫助學生認識水資源的重要性和局限性。通過理解地勢對水資源存儲和分配的影響，學生可以深入思考和分析不同地區的水資源狀況和物態變化的現象。在學習了水的三種物態變化之后，還可以思考如何對水進行凈化，如何對鹽水進行淡化等問題，拓展學生的學習思路。進而引導學生思考人類活動對地理環境和物態變化的影響，并提倡環境保護的重要性。通過探究工業污染、森林砍伐等活動產生的物態變化，并理解其對地理地勢和自然生態的影響，學生能夠認識到環境保護的重要性，關注人類與地球的可持續發展。

與此同時，教師可以選取一些地理現象，如地震、火山噴發、洪水等，利用物態變化的原理進行解釋。例如，學生可以探究地震中巖漿的物態變化和地震帶來的熱量變化，從而理解物態變化與地理現象之間的關系。眾所周知，地球內部的溫度非常高，那么海底的溫度如何呢？可以引導學生思考和探究一種測量海洋深處溫度的方法，拓展學生的學習思路。初中物理與地理學科的結合可以加深學生對物態變化原理的認識和理解。這種跨學科的教學方式能夠培養學生的綜合思維能力和科學探究能力，使學生不僅在物理學科上獲取知識，還能將其應用到地理學科和實際生活中，提高對物態變化和地理環境的關注和理解。

三、結語

初中物理跨學科研究在“物態變化”章節中具有重要意義，可以拓展學生對這部分知識的理解寬度和深度，還可以提升學生對這部分知識點的學習興趣，幫助學生更全面地認識物理，加強物理知識的應用能力，又為物理教學提供新的思路和方法。因此，推行跨學科研究在初中物理教學中是值得提倡和推廣的。

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（責任編輯：呂研）